Fisjon og fusjon er to måter å frigjøre energi fra atomkjerner via atomreaksjon. Forskjellen mellom dem er i prosessen: Den ene smelter sammen atomer med mindre kjerner ved å smelte dem mens den andre bryter dem fra hverandre til fisjonsprodukter. I begge tilfeller er mengden energi involvert så stor, millioner ganger mer enn fra andre energikilder, at disse kjernefysiske prosessene bare skjer under spesifikke forhold.
Hva er kjernefusjon?
Som verb er sikring synonymt med "kombinere" eller "blanding". Det følger at i en kjernefusjonsprosess, to lette kjerner smelter sammen å danne en tyngre kjerne. For eksempel kan to hydrogenatomer smelte sammen for å danne ett deuterium.
Utrolig høy energi, vanligvis i form av ekstrem varme som skaper veldig høye temperaturer, og det kreves trykk for å lokke to sterkt positive kjerner som normalt vil avvise til et nært nok rom for at fusjon kan oppstå, og frigjøre kjernekraft i prosess.
Som et resultat skjer denne prosessen bare i stjerner som solen som har en naturlig fusjonsreaktor i kjernene. Menneskeheten kan midlertidig skape forhold for kjernefysisk fusjon, for eksempel med en hydrogenbombe, men å opprettholde så høye temperaturer som er nødvendige for en kontrollert, pågående reaksjon for å bruke som energikilde er ennå ikke mulig.
Når kjernefusjon begynner, kan den imidlertid fortsette i en selvbærende kjedereaksjon. Dette skyldes at de mindre atomer med masser opp til jern på det periodiske bordet avgir mer energi når de smelter sammen enn det som kreves for å smelte dem sammen (en eksoterm reaksjon). Som sådan er kjernefusjon prosessen der de fleste stjerner avgir energi.
Hva er kjernefisjon?
Fisjon, som kan defineres som handlingen med å dele noe i deler, er motsatt av fusjon.
I kjernefisjon splittes en tung kjerne i lettere kjerner. Bruddet oppstår når et nøytron smeller inn i en tung kjerne, og skaper veldig radioaktive og ustabile biprodukter, sammen med flere nøytroner, som fortsetter å bryte ned i en kjernefysisk kjedereaksjon.
Energien som frigjøres fra kjernefysisk fisjon er millioner av ganger mer effektiv enn den som frigjøres fra å brenne en tilsvarende kullmasse. I motsetning til fusjonsreaksjoner er fisjoneringsreaksjoner relativt enkle å starte og kontrollere i atomreaktorer, noe som gjør dem til en utbredt energikilde.
Eksempler på fisjon og fusjon
- Atomreaktorer: Ingeniører bruker vanligvis plutonium eller uran for å starte en fisjon reaksjon, kontrollere hastigheten med vann og stenger av ikke-reaktivt materiale som absorberer frie nøytroner. Energien som frigjøres i fisjoneringsreaksjonene varmer opp vann, og den resulterende dampen gjør turbiner som genererer elektrisitet til menneskelig bruk.
- Atombomber: Kjernefisjoneringsreaksjoner forekomme i atombomber. I motsetning til i et atomkraftverk er ikke reaksjonen kontrollert, noe som gir mulighet for en rask kjedereaksjon som resulterer i at utrolige energier frigjøres med en gang. Den eneste måten mennesker på jorden kan skape de nødvendige forholdene for fusjon, riktig temperatur med nok masse knust sammen ved høyt nok trykk, er å starte fisjon med en bombe.
- Radioaktivt forfall: Atomfisjon forekommer også i radioaktivt forfall, når et element spontant avgir energi i form av partikler. Halveringstiden for radioaktivt forfall, eller tiden for halvparten av de radioaktive kjernene i en prøve å bryte ned, avhenger av kjernens samlede stabilitet. Naturlig forekommende radioaktivt materiale på jorden gjennomgår stadig fisjonreaksjoner på denne måten.
- Kjernen til stjerner: Kjernefusjonsreaksjoner forekommer naturlig under den intense temperaturen og trykket inne i en stjerne. Dette er grunnlaget for mest energi som stjerner gir fra seg.
- Cold fusion: En hypotetisk måte å skape på kjernefysisk fusjon ved "romtemperaturer", og dermed gjøre den til en levedyktig menneskeskapt energikilde, har kaldfusjon aldri blitt vellykket utviklet.